CN103613752A - 一种聚砜树脂的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚砜树脂的合成方法，其主要以摩尔比为1:1的双酚A和4,4-二氯二苯砜为原料，在反应过程中所用溶剂为N-甲基吡咯烷酮，以氯苯为脱水剂，以NaOH作为成盐剂，以氯甲烷气体进行封端，整个反应过程在氮气保护下进行。体系的固含量控制在25%~40%，氯苯为溶剂重量的10%~20%，NaOH摩尔量为双酚A摩尔量的1.01~1.10倍。本发明配方合理，操作简单，采用氯甲烷气体封端通过控制反应时间来制备具有较好流动性的聚砜树脂。本发明可降低反应时间并节省部分原料，在生产上可以缩短生产周期并降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料的合成方法，具体地说是一种聚砜树脂的合成方法。
背景技术
聚砜树脂的分子结构单元为
分子链砜基上的两个氧原子对称且无极性，主链上的硫原子处于最高氧化态，使得聚砜树脂的热氧稳定性较高；而且，砜基与邻近的两个苯环形成高度共轭的二苯砜结构，使得聚砜具有强度高、刚性大等优异性能。此外，聚砜树脂在高温下仍能保持良好的机械性能，并且耐水解、尺寸稳定性好。聚砜可以通过注射、挤出、吹塑和涂覆等方法成形，在电子、电器、汽车、航空和医疗、卫生领域具有广泛的应用。
聚砜通常是通过采用非等摩尔配比双酚A和4，4-二氯二苯砜为原料，在溶剂中溶解并添加适量成盐剂和脱水剂，在一定条件下反应制备得到不同用途的聚砜树脂。采用控制原料等摩尔配比的方法制备分子量不同的具有不同流动性质和用途的聚砜树脂，反应时间相对较长，并在一定程度上造成原料浪费。通常树脂在应用时是以熔体状态进行加工成型的，在加工过程中，熔体的流动性是影响加工成型的重要因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种配方合理，性能稳定，工艺简单，可在一定程度上降低反应时间并节省部分原料的聚砜树脂的合成方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种聚砜树脂的合成方法，其特征在于其主要原料为双酚A和4,4-二氯二苯砜，所用溶剂为N-甲基吡咯烷酮，以氯苯为脱水剂，以NaOH作为成盐剂，整个反应过程在氮气保护下进行；反应体系首先搅拌升温至添加物质全部溶解，升温至95℃~105℃时，反应体系开始共沸，氯苯回流至烧瓶中，水分直接流出；该反应过程中，滴加N-甲基吡咯烷酮以替代蒸出的水分来保持液面平衡，待反应体系中的水全部共沸带出后，继续回流30分钟，蒸出氯苯；而后继续升温至220℃，维持反应时间6~9小时；添加N-甲基吡咯烷酮，使体系温度控制在165℃-185℃，向反应瓶中冲入氯甲烷气体进行封端，持续30-40分钟；而后继续冲入氮气至溶液冷至50℃~60℃；过滤去除NaCl，将得到的液体以喷射流形式喷射到水中冷却凝固，在真空烘箱中干燥，粉碎后用蒸馏水反复蒸煮，去除产品中的溶剂和副产物，之后在真空烘箱中干燥，即得聚砜树脂。
本发明所述双酚A和4,4-二氯二苯砜摩尔比为1:1，体系的固含量控制在25%~40%，氯苯为溶剂重量的10%~20%，NaOH摩尔量为双酚A摩尔量的1.01~1.10倍。
本发明采取控制反应时间为6~9小时、原料等摩尔配比并加入氯甲烷气体进行封端的方法制备聚醚砜，可制备一系列熔融指数不同的聚醚砜树脂，用途广泛，可在一定程度上降低反应时间并且节省原料，在生产上可以缩短生产周期并降低成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明并不受限于下述实施例。
一种聚砜树脂的合成方法，其主要原料为摩尔比为1:1的双酚A和4,4-二氯二苯砜，在反应过程中所用溶剂为N-甲基吡咯烷酮，以氯苯为脱水剂，以NaOH作为成盐剂，以氯甲烷气体进行封端，整个反应过程在氮气保护下进行。体系的固含量控制在25%~40%，氯苯为溶剂重量的10%~20%，NaOH摩尔量为双酚A摩尔量的1.01~1.10倍。其整个反应过程是：首先搅拌升温至添加物质全部溶解，升温至95℃~105℃时，反应体系开始共沸，氯苯回流至烧瓶中，水分直接流出；该反应过程中，滴加N-甲基吡咯烷酮以替代蒸出的水分来保持液面平衡，待反应体系中的水全部共沸带出后，继续回流30分钟，蒸出氯苯；而后继续升温至220℃，维持反应时间6~9小时；添加N-甲基吡咯烷酮，使体系温度控制在165℃-185℃，向反应瓶中冲入氯甲烷气体进行封端，持续30-40分钟；而后继续冲入氮气至溶液冷至50℃~60℃；过滤去除NaCl，将得到的液体以喷射流形式喷射到水中冷却凝固，在真空烘箱中干燥，粉碎后用蒸馏水反复蒸煮，去除产品中的溶剂和副产物，之后在真空烘箱中干燥，即得聚砜树脂。
本发明的反应方程式为：
实施例1：
在装有冷凝分水器和温度计的四口烧瓶内加入4,4-二氯二苯砜0.5mol、双酚A0.5mol、N-甲基吡咯烷酮525.3g、NaOH22g和氯苯52.5g，在氮气保护下搅拌升温使添加物质全部溶解并升温至95℃~105℃，反应体系开始共沸，反应生成的水分不断被蒸出，氯苯回流至反应瓶中。在反应过程中，不断滴加N-甲基吡咯烷酮以替代蒸出的水分来保持液面平衡，待反应体系中的水分全部共沸带出后，继续回流30分钟，蒸出氯苯。升温至220℃，继续反应6小时后，添加冷的N-甲基吡咯烷酮，使体系温度控制在165℃-185℃。向反应瓶中冲入氯甲烷气体进行封端，持续30-40分钟，之后继续冲入氮气至溶液冷至50℃~60℃。过滤去除NaCl，将得到的液体以喷射流形式喷射到水中冷却凝固，在真空烘箱中干燥，粉碎后用蒸馏水反复蒸煮10次，去产品中的除溶剂和副产物，之后在真空烘箱中干燥，即得聚砜树脂。
实施例2：升温至220℃后，继续反应7小时。其他操作与实施例1相同。
实施例3：升温至220℃后，继续反应8小时。其他操作与实施例1相同。
实施例4：升温至220℃后，继续反应9小时。其他操作与实施例1相同。
以上实施例的反应时间及参数测定如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 反应时间（h） | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 熔融指数（g/10min） | 8.7 | 8.3 | 7 | 6.5 |
| 拉伸强度（MPa） | 90 | 94 | 100 | 108 |
| 断裂伸长率（%） | 201 | 203 | 204 | 202 |
由上表可知，实施例1、2、3、4的反应时间分别为6、7、8、9小时，对四个实施例进行比较可知，随着反应时间的延长，熔融指数是逐渐降低的，拉伸强度逐渐升高。这是由于log(MI)=A-Blog(M)（其中A、B为常数），分子量高的物质对应的熔融指数较小。并且拉伸强度与分子量呈正相关，与熔融指数呈负相关，所以随着反应时间的延长，分子量是逐渐增大的，对应聚砜树脂的熔融指数逐渐降低、强度逐渐提高。这说明不同熔融指数的多种用途的聚砜树脂，确实可以通过控制反应时间、采用原料等摩尔配比并加入封端剂制备得到，这种制备方法可在一定程度上降低反应时间并节省部分原料，在生产上可以缩短生产周期并降低成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种聚砜树脂的合成方法，其特征在于其主要原料为双酚A和4,4-二氯二苯砜，所用溶剂为N-甲基吡咯烷酮，以氯苯为脱水剂，以NaOH作为成盐剂，整个反应过程在氮气保护下进行；反应体系首先搅拌升温至添加物质全部溶解，升温至95℃~105℃时，反应体系开始共沸，氯苯回流至烧瓶中，水分直接流出；该反应过程中，滴加N-甲基吡咯烷酮以替代蒸出的水分来保持液面平衡，待反应体系中的水全部共沸带出后，继续回流30分钟，蒸出氯苯；而后继续升温至220℃，维持反应时间6~9小时；添加N-甲基吡咯烷酮，使体系温度控制在165℃-185℃，向反应瓶中冲入氯甲烷气体进行封端，持续30-40分钟；而后继续冲入氮气至溶液冷至50℃~60℃；过滤去除NaCl，将得到的液体以喷射流形式喷射到水中冷却凝固，在真空烘箱中干燥，粉碎后用蒸馏水反复蒸煮，去除产品中的溶剂和副产物，之后在真空烘箱中干燥，即得聚砜树脂。
2.根据权利要求1所述的聚砜树脂的合成方法，其特征在于所述双酚A和4,4-二氯二苯砜摩尔比为1:1，体系的固含量控制在25%~40%，氯苯为溶剂重量的10%~20%，NaOH摩尔量为双酚A摩尔量的1.01~1.10倍。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140305 |